JP2010081750A - Motor control circuit ad motor device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル電流を滑らかに変化させるソフトスイッチングの開始位置を検出するための手段を具備したモータ制御回路及びこれを備えたモータ装置に関する。 The present invention relates to a motor control circuit including a means for detecting a soft switching start position for smoothly changing a coil current, and a motor device including the motor control circuit.
一般に、OA機器に使用されるファンモータは、機器が動作中は全速で回転し、待機中はファンモータの騒音低減や消費電力低減を目的として低速回転にする場合が多い。
ファンモータを低速運転した場合、羽根による風切り音は低減するが、ファンモータの振動騒音や電磁騒音が強調される。
この振動騒音や電磁騒音を低減するためにコイル電流の立ち上がり及び立ち下がり時に傾きを生じさせ、コイル電流を滑らかに変化させるソフトスイッチング制御を行なう場合が多い。
In general, a fan motor used in an OA device rotates at full speed while the device is operating, and often rotates at a low speed during standby to reduce noise and power consumption of the fan motor.
When the fan motor is operated at low speed, the wind noise caused by the blades is reduced, but the vibration noise and electromagnetic noise of the fan motor are emphasized.
In order to reduce the vibration noise and electromagnetic noise, soft switching control is often performed in which an inclination is generated at the rise and fall of the coil current to smoothly change the coil current.
しかしながら、ファンモータ駆動において、ディジタル制御にてコイル電流に傾きを生じさせた場合、コイル電流を減衰し始めてから零となるまでの時間、通電方向の切り替えが遅れることになる。
通電方向の切り替えの遅れは、ロータ回転方向とは逆方向のトルクを生じさせるために、振動騒音及び効率の悪化を招く。
この通電方向切り替えの遅れによる振動騒音及び効率低下の対策として、ロータ位置検出用のセンサ(例えばホール素子)をロータ回転方向と逆方向の同一円周上に配置する進角設定方式がある。
However, in the fan motor drive, when the coil current is tilted by digital control, the switching of the energization direction is delayed for the time from when the coil current starts to decay until it becomes zero.
The delay in switching the energization direction causes torque in the direction opposite to the rotor rotation direction, which causes vibration noise and deterioration in efficiency.
As a countermeasure against vibration noise and efficiency reduction due to the delay in switching the energization direction, there is an advance angle setting method in which a rotor position detection sensor (for example, a hall element) is arranged on the same circumference in the direction opposite to the rotor rotation direction.
この進角設定方式を用いれば、ソフトスイッチングの開始位置を早めて通電方向の切り替えの遅れを低減し、振動騒音の低減及び効率の向上ができるが、ファンモータの構造的な問題で自由に進角を設けることが出来ない場合が多い。
そのため、進角設定を必要とせずソフトスイッチング開始位置を早くする方法として、ロータ位置検出信号の半周期直前の時間を使用してソフトスイッチング開始位置を検出する方式が従来から提案されている(例えば、以下の特許文献1参照)。
If this advance angle setting method is used, the soft switching start position can be advanced to reduce the delay in switching the energization direction, and vibration noise can be reduced and efficiency can be improved. There are many cases where corners cannot be provided.
For this reason, a method for detecting the soft switching start position using a time immediately before a half cycle of the rotor position detection signal has been proposed as a method for speeding up the soft switching start position without requiring advance angle setting (for example, , See
図9は、この従来方式おけるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示す図である。尚、以下の説明においては、ロータがN極とS極の2対の4極で構成された単相全波ブラシレス直流モータを用いた場合で説明する。
単相全波ブラシレス直流モータは、永久磁石を円筒状に組み合わせたロータ内に軸受を有するステータに銅線をN回巻いてなるモータコイルを備えた構造となっている。
また、ロータの内側に1個のホール素子が設けられており、ホール素子によってロータの磁極変異を検出し、ロータの位置検出を行なう。
FIG. 9 is a diagram showing an outline of the soft switching start position detecting operation in this conventional method. In the following description, a case will be described in which a single-phase full-wave brushless DC motor having a rotor composed of two pairs of four poles of N pole and S pole is used.
A single-phase full-wave brushless DC motor has a structure including a motor coil in which a copper wire is wound N times around a stator having a bearing in a rotor in which permanent magnets are combined in a cylindrical shape.
One Hall element is provided inside the rotor, and the magnetic pole variation of the rotor is detected by the Hall element to detect the position of the rotor.
ロータ位置検出信号S10は、ホール素子による検出磁場を基にロータの位置を検出した信号であり、ロータ位置検出信号S10の2周期がロータの1回転にあたる。
同図に示すように、従来方式は、ロータ位置検出信号S10の半周期の時間T4をクロックにより連続測定を行い、直前の半周期の時間T4を使用して時間T5を演算する。ここで、時間T5は、ロータ位置検出信号S10の変化点から始まり、直前の半周期の時間T4に対して一定割合の期間(同図に示すように例えば75%程度)を経て終わるように設定される。
The rotor position detection signal S10 is a signal obtained by detecting the position of the rotor based on the magnetic field detected by the Hall element, and two cycles of the rotor position detection signal S10 correspond to one rotation of the rotor.
As shown in the figure, in the conventional method, a half-cycle time T4 of the rotor position detection signal S10 is continuously measured using a clock, and a time T5 is calculated using the last half-cycle time T4. Here, the time T5 is set so as to start from the changing point of the rotor position detection signal S10, and to end after a certain period (for example, about 75% as shown in the figure) with respect to the time T4 of the immediately preceding half cycle. Is done.
そして、時間T5の終わる位置(時刻)がソフトスイッチング開始の位置となるようなソフトスイッチング開始位置信号S16を生成する。
ソフトスイッチング開始位置信号S16を、もとのロータ位置検出信号S10の代わりのロータ位置検出信号として用い、ソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路によりモータを駆動することで、同図中に示すようなコイル電流ICOILを得ることができる。
このように従来方式のモータ制御では、時間T5を演算することでソフトスイッチング開始の適切な位置を検出し、振動騒音の低減及び高効率化を図っている。
By using the soft switching start position signal S16 as a rotor position detection signal instead of the original rotor position detection signal S10 and driving the motor by a motor control circuit having soft switching control, a coil as shown in FIG. A current ICOIL can be obtained.
As described above, in the conventional motor control, by calculating the time T5, an appropriate position for starting soft switching is detected to reduce vibration noise and increase efficiency.
しかしながら、上記の従来方式では、次に示すような問題がある。
すなわち、ロータ磁極の着磁が均等でなかった場合及びロータ位置検出に用いるホール素子にオフセットが生じた場合などロータ位置検出信号が理想的なDuty50%の出力とならないときには、ソフトスイッチング開始位置の検出精度が悪くなり、振動騒音及び効率の悪化を招く。
ここで、図10は、従来方式における問題となるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示す図である。
同図に示す様に、従来方式は、ロータ位置検出信号S10の半周期直前の時間T4を使用してソフトスイッチング開始位置を検出しているために、ロータ位置検出信号S10のDutyがずれた場合、ソフトスイッチング開始位置検出信号S16はそれ以上にDutyがずれた出力となる。
However, the above conventional method has the following problems.
That is, when the rotor position detection signal does not become an
Here, FIG. 10 is a diagram showing an outline of the soft switching start position detecting operation which is a problem in the conventional method.
As shown in the figure, in the conventional method, since the soft switching start position is detected using the time T4 immediately before the half cycle of the rotor position detection signal S10, the duty of the rotor position detection signal S10 is shifted. The soft switching start position detection signal S16 is an output in which the duty is further shifted.
より詳細に言えば、ロータ位置検出信号S10のDutyが50%でない場合、半周期の時間T4を使用して設定した時間T5は、その期間が時間T4に対して一定割合であると共に、短い半周期の時に長い半周期の時の時間T4を用いて演算を行い、逆に長い半周期の時に短い半周期の時の時間T4を用いて演算を行なうため、ソフトスイッチング開始位置検出信号S16はロータ位置検出信号S10のDutyのずれ以上にDutyがずれた出力となる。 More specifically, when the duty of the rotor position detection signal S10 is not 50%, the time T5 set by using the half-cycle time T4 is a constant ratio with respect to the time T4, and a short half-time. Since the calculation is performed using the time T4 at the time of the long half cycle at the time of the cycle, and the calculation is performed using the time T4 at the time of the short half cycle at the time of the long half cycle, the soft switching start position detection signal S16 is The output is such that the duty is shifted more than the shift of the duty of the position detection signal S10.
従って、このソフトスイッチング開始位置検出信号S16を用いてモータ制御を行なった場合、図1中のモータコイル13に流れるコイル電流ICOILは図11中に示すような電流波形となってしまい、振動騒音及び効率の悪化を招く。
そこで、本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的はソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路において位置検出信号が理想的なDuty50%の出力とならない場合でも、精度よくソフトスイッチング開始位置の検出をすることのできる新規なモータ制御回路及びこれを備えたモータ装置を提供することである。
Therefore, when the motor control is performed using the soft switching start position detection signal S16, the coil current ICOIL flowing through the
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to accurately start soft switching even when the position detection signal does not become an
前記課題を解決するために第1の発明は、
回転するロータの磁極の検出結果に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出する手段を具備したモータ制御回路であって、前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記ロータの磁極の検出結果に基づいてそのロータの回転周期の時間を測定し、測定した当該ロータの回転周期の時間及びソフトスイッチングに要する時間に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路である。
In order to solve the above problems, the first invention
A motor control circuit comprising means for detecting a soft switching start position based on a detection result of a magnetic pole of a rotating rotor, wherein the soft switching start position detection means is based on a detection result of the magnetic pole of the rotor. The motor control circuit is characterized in that the time of the rotor rotation cycle is measured, and the soft switching start position is detected based on the measured time of the rotor rotation cycle and the time required for soft switching.
また、第2の発明は、
第1の発明において、前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記ロータの1回転周期の時間を前記ロータの磁極の極数分で等分し、等分した単位時間に基づいて前記ソフトスイッチング開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路である。
また、第3の発明は、
発明2において、前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記等分した単位時間の最初の時点から70〜80%を経過した時点を、前記ソフトスイッチング開始位置として検出することを特徴とするモータ制御回路である。
また、第4の発明は、
前記第1〜第3のいずれかの発明に係るモータ制御回路を備えたことを特徴とするモータ装置である。
In addition, the second invention,
In the first invention, the soft switching start position detecting means divides the time of one rotation period of the rotor equally by the number of poles of the magnetic poles of the rotor, and the soft switching start position based on the equally divided unit time. It is a motor control circuit characterized by detecting.
In addition, the third invention,
In a second aspect of the present invention, the soft switching start position detecting means detects a time when 70 to 80% has elapsed from the first time of the equally divided unit time as the soft switching start position. It is.
In addition, the fourth invention is
A motor device comprising the motor control circuit according to any one of the first to third inventions.
本発明によれば、ロータの回転周期の時間及びソフトスイッチングに要する時間に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出するため、ロータ位置検出信号が理想的なDuty50%の出力とならない場合でも、精度よくソフトスイッチングの開始位置を検出できる。
この結果、本発明のモータ装置をファンモータなどに適用した場合に、そのファンモータ運転時の振動騒音や効率の悪化を回避することができる。
According to the present invention, since the soft switching start position is detected based on the time of the rotation period of the rotor and the time required for the soft switching, even when the rotor position detection signal does not become an
As a result, when the motor device of the present invention is applied to a fan motor or the like, it is possible to avoid vibration noise and deterioration of efficiency during operation of the fan motor.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
(モータの構成例)
図1および図2は、本発明に係るモータ装置100の実施の一形態を示す概略図である。
このモータ装置100は、図1に示すような単相全波ブラシレス直流モータMと、図2に示すような構成をしたモータ制御回路(コントローラ)Cとを含んで構成されている。
先ず、図1に示すようにこの単相全波ブラシレス直流モータMは、永久磁石を円筒状に組み合わせてなるマグネットロータ10と、中央に軸受11を有するモータコイル13とから主に構成されており、このモータコイル13を中心にその周りをマグネットロータ10が回転する構造(アウターロータタイプ)となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to in the following description, the same parts as those in the other drawings are denoted by the same reference numerals.
(Example of motor configuration)
1 and 2 are schematic views showing an embodiment of a
The
First, as shown in FIG. 1, this single-phase full-wave brushless DC motor M is mainly composed of a
このマグネットロータ10は、カップ状のロータ本体の内側に、N極とS極の2対の永久磁石を合計4つ(4極)、環状に配置して4つの磁極を有する構造となっている。
一方、このモータコイル13は、中央に軸受11を有する断面十字状をしたステータ12の4つの腕に、それぞれ銅線(巻線)をN回巻いたコイルを備えた構造となっている。
The
On the other hand, the
また、ロータ10の内側には1つのホール素子14が設けられている。
このホール素子14は、モータコイル13の回転に伴うロータ10の磁極変異を検出してロータ10の位置検出を行なうものであり、図2に示すように検出したロータ位置をロータ位置検出信号S10としてモータ制御回路Cに出力する。
このロータ位置検出信号S10は、ホール素子14による検出磁場を基にロータ10の位置を検出した信号であり、ロータ位置検出信号S10の2周期がロータ10の1回転にあたる。
Further, one
The
The rotor position detection signal S10 is a signal obtained by detecting the position of the
(ソフトスイッチング開始位置検出回路の構成例)
次に、図2はモータ制御回路Cの構成例を示すブロック図である。
同図に示すように、このモータ制御回路Cは、ロータ位置検出回路20と、発振器21と、1回転エッジ検出回路22と、1回転周期カウンタ回路23と、1回転周期レジスタ回路24と、ソフトスイッチング開始位置演算回路25と、ソフトスイッチング開始位置検出回路26とから主に構成される。
そして、ロータ位置検出回路20は、前述したホール素子14による検出磁場を基にロータ位置検出信号S10を出力し、また、発振器21は、回路全体の動作タイミングを決めるクロック信号S11を発生する。
(Configuration example of soft switching start position detection circuit)
Next, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the motor control circuit C.
As shown in the figure, the motor control circuit C includes a rotor
Then, the rotor
1回転エッジ検出回路22は、ロータ位置検出回路20から出力されたロータ位置検出信号S10を基に、ロータ10の1回転のエッジを検出し、エッジ検出信号S12を出力する。
1回転周期カウンタ回路23は、1回転エッジ検出回路22から出力されたエッジ検出信号S12がHレベル(ハイレベル)の時にリセットされ、Lレベル(ローレベル)の時にカウントアップすることでロータ10の1回転の周期をクロック信号S11基準で測定する。
The one-rotation
The one rotation
1回転周期レジスタ回路24は、1回転周期カウンタ回路23で測定した値S13をエッジ検出信号S12がHレベルの時に記録、更新を行い、ロータ10の1回転周期の測定値S13を保持する。
ソフトスイッチング開始位置演算回路25は、この1回転周期レジスタ回路24に記録されたロータ10の1回転の周期の値S14を基にソフトスイッチング開始位置を演算する。
ソフトスイッチング開始位置検出回路26は、このソフトスイッチング開始位置演算回路25の演算結果S15を基にソフトスイッチング開始位置信号S16を出力する。
The one rotation
The soft switching start
The soft switching start
(ロータ1回転エッジ検出回路22の構成例)
次に、図3はこのモータ制御回路Cを構成する各回路のうち、1回転エッジ検出回路22の構成例を示す図である。
同図に示すように、この1回転エッジ検出回路22は、3つのフリップフロップ回路30、31、32と、3つの論理積回路33、34、35と、1つのセレクタ回路36とから構成されている。そして、このセレクタ回路36に選択信号Sとして入力される信号がHレベルの場合には入力信号Aを出力信号Qとして出力し、選択信号Sとして入力される信号がLレベルの場合には入力信号Bを出力信号Qとして出力する。
(Configuration example of
Next, FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the one-rotation
As shown in the figure, this one-rotation
次に、図4はこの図3に示した1回転エッジ検出回路22の動作を示すタイミングチャート図である。ここで、図3中のフリップフロップ回路30、31は、シフトレジスタの構成となっており、フリップフロップ回路31の正転出力S22は、フリップフロップ回路30の正転出力S20よりクロック信号S11の周期だけシフトした出力となる。反転出力S21、S23についても同様の出力となる。
図4に示すように、フリップフロップ回路30の反転出力S21とフリップフロップ回路31の正転出力S22の論理積となる論理積回路34の出力S24は、ロータ位置検出信号S10の立ち下がりエッジにおいてクロック信号S11の1周期分、Hレベルとなる。
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the one-rotation
As shown in FIG. 4, the output S24 of the AND
同様に、フリップフロップ回路30の正転出力S20とフリップフロップ回路31の反転出力S23の論理積となる論理積回路33の出力S28は、ロータ位置検出信号S10の立ち上がりエッジにおいてクロック信号S11の1周期分、Hレベルとなる。
また、セレクタ回路36は論理積回路34の出力S24を選択信号とし、論理積回路34の出力S24がHレベルの時にはフリップフロップ回路32の反転出力S26、Lレベルの時にはフリップフロップ回路32の正転出力S25を出力信号S27として出力する。
Similarly, the output S28 of the AND
The
従って、フリップフロップ回路32の正転出力S25は、図4に示すようにロータ位置検出信号S10の立ち下がりエッジ毎に反転する出力となる。
ロータ1回転エッジ検出信号S12は、ロータ位置検出信号S10の立ち上がりエッジを検出した信号S28及びロータ位置検出信号S10の立ち下がりエッジ毎に反転する信号S25の論理積となる論理積回路35の出力となる。
なお、ロータ位置検出信号S10の立ち上がりエッジとロータ1回転エッジ検出信号S12の立ち上がりエッジでは、クロック信号S11の1周期分ずれが生じるが、クロック信号S11の周期をロータ位置検出信号S10より十分短くすることで、ロータ1回転周期の測定値S13の測定誤差は小さくできる。
Therefore, the normal output S25 of the flip-
The
Note that the rising edge of the rotor position detection signal S10 and the rising edge of the
また、上記の説明ではロータ位置検出信号S10の立ち上がりエッジを基準としたロータ1回転エッジ検出となっているが、図3中の論理積回路33の出力信号S28をセレクタ回路36の選択信号とし、論理積回路34の出力信号S24及びフリップフロップ回路32の正転出力S25の論理積をとることで、ロータ位置検出信号S10の立ち下がりエッジを基準としたロータ1回転エッジ検出を行なうこともできる。
In the above description, the
(ソフトスイッチング開始位置演算回路の構成例)
図5は、図2に示したモータ制御回路Cのうち、ソフトスイッチング開始位置演算回路25の構成例を示す図である。
同図に示すように、このソフトスイッチング開始位置演算回路25は、1回転周期の測定値S14の値を下位ビット側にシフトして出力する複数のビットシフト回路(例えば、5ビットの1ビットシフト回路の場合、2進数の11111が入力されれば出力は01111となる)40、41、42、43、44と、複数のセレクタ回路45、46、47、48と、加算回路49と、ソフトスイッチング開始位置設定回路50とから構成される。
(Configuration example of soft switching start position calculation circuit)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the soft switching start
As shown in the figure, this soft switching start
ビットシフト回路42を除くビットシフト回路40、41、43、44は、それぞれ1ビットシフト、2ビットシフト、3ビットシフト、…、Mビットシフトを行なうことで、ロータ1回転周期の測定値S14の値を2の1乗分の1、2の2乗分の1、2の3乗分の1、…、2のM乗分の1の値を出力する。
セレクタ回路45、46、47、48は、ソフトスイッチング開始位置設定回路50の出力S36の各ビットの信号S36〔0〕、S36〔1〕、S36〔2〕、…、S36〔M〕、を選択信号とし、選択信号がHレベルのセレクタ回路は入力Aに入力されるビットシフト回路の出力、選択信号がLレベルのセレクタ回路は全ビットLレベルを出力Qから出力する。
The
The
加算回路49は、セレクタ回路45、46、47、48の出力の値を全て加算し加算結果値S35として出力する。
ソフトスイッチングは、ロータ4分の1回転毎に行なわれるので、ビットシフト回路42によって加算結果S35の値を下位ビット側に2ビットシフトさせ、加算結果S35の4分の1の値をソフトスイッチング開始位置演算結果S15として出力する。
従って、ソフトスイッチング開始位置をロータ4分の1回転周期の75%の位置としたい場合は、セレクタ回路45、46のセレクト信号S36〔0〕、S36〔1〕のみHレベルとなる値をソフトスイッチング開始位置設定回路50で設定すればよい。
The
Since soft switching is performed every quarter rotation of the rotor, the
Therefore, when it is desired to set the soft switching start position to a position that is 75% of the rotor quarter rotation cycle, only the select signals S36 [0] and S36 [1] of the
また、ソフトスイッチング開始位置をロータ4分の1回転周期の87.5%の位置としたい場合は、セレクタ回路45、46、47のセレクト信号S36〔0〕、S36〔1〕、S36〔2〕のみHレベルとなる値をソフトスイッチング開始位置設定回路50で設定すればよい。
ここで、ソフトスイッチング開始位置設定回路50の設定は外部入力をもつレジスタ又は、不揮発性のメモリ等で設定できる構成にすることで、容易にソフトスイッチング開始位置を変更することができ、最大値は、ロータ4分の1回転周期の測定値S13の、2の1乗分の1+2の2乗分の1+2の3乗分の1+…+2のM乗分の1で、分解能は、ロータ4分の1回転周期の測定値S13の2のM乗分の1となる。
If the soft switching start position is to be 87.5% of the rotor quarter rotation cycle, the select signals S36 [0], S36 [1], S36 [2] of the
Here, the soft switching start
なお、上述した説明では、ソフトスイッチング開始位置設定回路50の設定により容易にソフトスイッチング開始位置を変更できる構成となっているが、ソフトスイッチング開始位置が固定でよい場合には、セレクタ回路45、46、47、48及びソフトスイッチング開始位置設定回路50は不要であり、演算に必要なビットシフト回路(例えば、ロータ4分の1回転周期の75%の場合にはビットシフト回路40、41)と、加算回路49と、加算結果S35の4分の1の値を得るためのビットシフト回路42とで構成することができ、回路簡略化ができる。
In the above description, the soft switching start position can be easily changed by setting the soft switching start
(ソフトスイッチング開始位置信号生成回路の構成例)
図6は、図2に示したモータ制御回路Cのうち、ソフトスイッチング開始位置検出回路26の構成例を示す図である。
同図に示すように、このソフトスイッチング開始位置検出回路26は、入力値S14を下位ビット側に2ビットシフトする2ビットシフト回路60と、カウンタ回路61と、入力される2つの値を比較し、等しいときのみHレベルを出力する比較回路62、63と、セレクタ回路64と、論理和回路65と、フリップフロップ回路66とから構成される。
図7は、このソフトスイッチング開始位置検出回路26における主信号のタイミングチャート図であり、ソフトスイッチング開始位置をロータ4分の1回転周期の75%に設定した場合である。
(Configuration example of soft switching start position signal generation circuit)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the soft switching start
As shown in the figure, the soft switching start
FIG. 7 is a timing chart of the main signal in the soft switching start
図6中のカウンタ回路61は、クロック信号S11の立ち上がりエッジ毎にカウントアップし、ロータ1回転エッジ検出信号S12及び比較回路62の出力S41がHレベル時のクロック信号S11の立ち上がりエッジでリセットされる。
比較回路62には、カウンタ回路61のカウント値S40と、ロータ1回転周期の値を4分の1した値が入力されており、カウンタ値S40がロータ1回転周期の4分の1となったときにHレベルとなる。比較回路62の出力S41がHレベルになると、カウンタ回路61はリセットされ、また1からカウントアップし始める。
The
The
図7中のロータ1回転周期の測定値S14は、「112」なので4分の1した値は「28」となり、カウンタ回路61はカウント値S40が「28」になったらリセットされ、「1」からカウントアップし直す。
従って、ロータ4分の1回転周期でカウントアップ、リセットを繰り返す。
更に、比較回路63には、カウンタ回路61のカウント値S40とソフトスイッチング開始位置演算結果S15が入力されており、カウンタ値S40がソフトスイッチング開始位置演算結果S15と等しくなったときに出力S42がHレベルとなる。
Since the measured value S14 of the rotation period of the rotor in FIG. 7 is “112”, the quarter value becomes “28”, and the
Therefore, the count-up and reset are repeated at the rotor quarter rotation period.
Further, the count value S40 of the
上述した様に図7中のロータ1回転周期の測定値S14は「112」なので、ロータ1回転周期の75%の値は「84」となり、ロータ4分の1回転周期の75%に換算したソフトスイッチング開始位置演算結果S15は「21」となる。
比較回路63の出力S42はセレクタ回路64の選択信号となっており、Hレベルの場合はフリップフロップ回路66の反転出力S45、Lレベルの場合にはフリップフロップ回路66の正転出力S16を出力S43として出力する。
As described above, since the measured value S14 of the rotor one rotation cycle in FIG. 7 is “112”, 75% of the rotor one rotation cycle is “84”, which is converted to 75% of the rotor quarter rotation cycle. The soft switching start position calculation result S15 is “21”.
The output S42 of the
セレクタ回路64の出力S43は、ロータ1回転エッジ検出信号S12との論理和を介してフリップフロップ回路66の入力信号S44となる。
以上の構成にすることでフリップフロップ回路66の正転出力S16は、ロータ1回エッジ検出信号S12がHレベルのときにHレベルになり、ソフトスイッチング開始位置で出力を反転する信号、つまり、このソフトスイッチング開始位置検出回路26の最終出力であるソフトスイッチング開始位置信号S16となる。
The output S43 of the
With the above configuration, the normal output S16 of the flip-
図7中のソフトスイッチング開始位置信号S16は、ロータ1回転エッジ検出信号S12がHレベルとなったときにすでにHレベルとなっているため、Hレベルを維持する。
ソフトスイッチング開始位置演算結果S15は「21」となっているので、カウンタ回路61のカウント値S40が「21」となったときにフリップフロップ回路66の正転出力S16が反転され、Lレベルとなる。
カウンタ回路61はカウント値S40が「28」となるとリセットされ、「1」からカウントアップし直すため、再度カウント値S40が「21」となったときにフリップフロップ回路66の正転出力S16が反転され、Hレベルとなる。
The soft switching start position signal S16 in FIG. 7 is already at the H level when the
Since the soft switching start position calculation result S15 is “21”, when the count value S40 of the
The
(動作例)
図8は、本発明に係るモータ制御装置Cによるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示す図である。
同図に示すように、ロータ位置検出信号S10からロータ10の1回転の周期(時間)T1を測定し、この時間T1をロータ10の磁極の数である「4」で等分した単位時間T2を演算する。
そして、図示するように最初の単位時間T2−1は、ロータ位置検出信号S10のエッジから始まるが、ロータ10の1回転の周期T1を4等分した時間を経て終わるようになっており、ロータ位置検出信号S10のエッジで終わるようにはなっていない。
(Operation example)
FIG. 8 is a diagram showing an outline of the soft switching start position detection operation by the motor control device C according to the present invention.
As shown in the figure, a period (time) T1 of one rotation of the
As shown in the drawing, the first unit time T2-1 starts from the edge of the rotor position detection signal S10, but ends after a time obtained by dividing the period T1 of one rotation of the
そして、次の単位時間T2−2は、最初の単位時間T2−1が終わった位置から始まり、同じくこの時点から周期T1を4等分した時間を経て終わるようになっている。
そして、この単位時間T2を使用してさらに時間T3を演算する。ここで、時間T3は、単位時間T2の開始点から始まり、単位時間T2に対して一定割合の期間を経て終わるように設定される。ここで、単位時間T2に対して一定割合の期間としては、特に限定されるものではないが、コイル電流ICOILの立ち上がり時間などを考慮して同図に示すように、例えば70〜80%程度とすることが望ましい。
Then, the next unit time T2-2 starts from the position where the first unit time T2-1 ends, and also ends after a time obtained by equally dividing the period T1 into four from this time point.
Then, the time T3 is further calculated using the unit time T2. Here, the time T3 is set so as to start from the start point of the unit time T2 and end after a period of a fixed ratio with respect to the unit time T2. Here, the period of the constant ratio with respect to the unit time T2 is not particularly limited, but as shown in the figure, for example, about 70 to 80% in consideration of the rise time of the coil current ICOIL. It is desirable to do.
そして、この時間T3の終わる位置(時刻)がソフトスイッチング開始の位置となるようなソフトスイッチング開始位置信号S16を生成する。
ソフトスイッチング開始位置信号S16を、もとのロータ位置検出信号S10の代わりのロータ位置検出信号として用い、ソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路CによりモータMを駆動することで、同図中に示すようなコイル電流ICOILを得ることができる。
Then, the soft switching start position signal S16 is generated so that the position (time) at which the time T3 ends becomes the soft switching start position.
The soft switching start position signal S16 is used as a rotor position detection signal instead of the original rotor position detection signal S10, and the motor M is driven by the motor control circuit C having soft switching control, as shown in FIG. Coil current ICOIL can be obtained.
(効果)
このように本発明は、ロータ10の1回転周期T1を測定し、この周期T1を4等分した単位時間T2を基準として、ロータ10の4分の1回転の時間を使用して設定した時間T3をソフトスイッチング開始位置とするものである。
これによって、ロータ位置検出信号S10が理想的なDuty50%の出力でない場合でもソフトスイッチング開始位置信号S16は、常にDuty50%となるため、精度よくソフトスイッチング開始位置を検出することができる。
(effect)
As described above, the present invention measures the one rotation period T1 of the
As a result, even when the rotor position detection signal S10 is not an
すなわち、このように検出されたソフトスイッチング開始位置信号S16を、ロータ位置検出信号として用い、ソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路CによりモータMを駆動することで、図8の下段に示すように従来技術では、問題となるロータ位置検出信号S10が理想的なDuty50%でない場合でも、同図中に示すようなコイル電流ICOILを得ることが可能となり、モータの低振動騒音、高効率化が図れる。
That is, the soft switching start position signal S16 detected in this way is used as a rotor position detection signal, and the motor M is driven by the motor control circuit C having soft switching control, so as shown in the lower part of FIG. In the technology, even when the rotor position detection signal S10 in question is not
なお、本実施の形態では、図1に示すようにロータ10がN極とS極の2対の4極で構成された単相全波ブラシレス直流モータMを用いた例を示したが、この構成に限定されるものでないことは勿論である。すなわち、例えば、ロータ10がN極とS極の3対の6極、4対の8極、…、n−1対の2(n−1)極、n対の2n極で構成された場合も、ロータ1回転周期の6分の1、8分の1、…、2(n−1)分の1、2n分の1を基準として、それぞれ等分した周期の設定した割合の時間をソフトスイッチング開始位置とすることで、ソフトスイッチング開始位置信号S16はDuty50%となり、精度よくソフトスイッチング開始位置の検出ができる。
また、本発明の制御回路は、整流方式が単相全波のモータだけでなく、単相半波、複数相全波及び複数相半波のモータにおいても適用することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an example is shown in which the
Further, the control circuit of the present invention can be applied not only to a motor having a single-phase full-wave rectification method, but also to a motor having a single-phase half-wave, a multi-phase full-wave, and a multi-phase half-wave.
100…モータ装置
10…ロータ
11…軸受
12…ステータ
13…モータコイル
14…ホール素子
20…ロータ位置検出回路
21…発振器
22…1回転エッジ検出回路
23…1回転周期カウンタ回路
24…1回転周期レジスタ回路
25…ソフトスイッチング開始位置演算回路
26…ソフトスイッチング開始位置検出回路(ソフトスイッチング開始位置検出手段)
30〜32…フリップフロップ回路
33〜35… 論理積回路
36…セレクタ回路
40〜44…ビットシフト回路
45〜48…セレクタ回路
49…加算回路
50…ソフトスイッチング開始位置設定回路
60…ビットシフト回路
61…カウンタ回路
62、63…比較回路
64…セレクタ回路
65…論理和回路
66…フリップフロップ回路
C…モータ制御回路
M…単相全波ブラシレス直流モータ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30-32 ... Flip-flop circuit 33-35 ... AND
Claims (4)
前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、
前記ロータの磁極の検出結果に基づいてそのロータの回転周期の時間を測定し、測定した当該ロータの回転周期の時間及びソフトスイッチングに要する時間に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路。 A motor control circuit comprising means for detecting a soft switching start position based on a detection result of a magnetic pole of a rotating rotor,
The soft switching start position detecting means is
The rotor rotation cycle time is measured based on the magnetic pole detection result of the rotor, and the soft switching start position is detected based on the measured rotor rotation cycle time and the time required for soft switching. Motor control circuit.
前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記ロータの1回転周期の時間を前記ロータの磁極の極数分で等分し、等分した単位時間に基づいて前記ソフトスイッチング開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路。 The motor control circuit according to claim 1,
The soft switching start position detecting means divides the time of one rotation period of the rotor equally by the number of poles of the rotor, and detects the soft switching start position based on the equally divided unit time. Motor control circuit.
前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記等分した単位時間の最初の時点から70〜80%を経過した時点を、前記ソフトスイッチング開始位置として検出することを特徴とするモータ制御回路。 The motor control circuit according to claim 2,
The soft switching start position detecting means detects a time when 70 to 80% has elapsed from an initial time of the equally divided unit time as the soft switching start position.
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